Капсулы, слизистые чехлы и S-слои бактерий

На поверхности клеточной стенки многих прокариотов обнаружен прочно связанный с ней слизистый слой — капсула. В зависимости от плотности и толщины слизистого слоя различают макро- и микрокапсулы, слизистый чехол (гликокаликс) и S-слои.

Капсулой называют слой, который сохраняет связь с клеточной стенкой и служит внешним покровом клетки. Макрокапсула (собственно капсула) выявляется в световом микроскопе в виде диффузной часто значительной ширины неокрашенной зоны, как чехол покрывающей бактериальную клетку. Капсулу шириной не менее 0,5 мкм можно выявить и специальными методами окрашивания. Штаммы, образующие капсулу, растут на агаровых средах в виде гладких блестящих колоний. Такие капсульные S-формы в случае потери капсулы могут превратиться в бескапсульные R-формы, образующие плоские шероховатые колонии. При этом происходит изменение некоторых биологических свойств бактерий.

Капсульное вещество обычно имеет полисахаридную, гликопротеиновую или полипептидную природу. Капсульные экзополисахариды синтезируются либо путем секреции их компонентов клеткой, либо образуются из дисахаридов сахарозы среды обитания под действием внеклеточных ферментов бактерий. Последний механизм реализуется при образовании декстринов и леванов стрептококками ротовой полости.

Наличие капсул и их состав используют в качестве дифференцирующего признака. Так, например, полисахаридная капсула обнаружена у многих видов Streptococcus, Aerobacter, Klebsiella. У некоторых бацилл (В. anthracis, В. subtilis и др.) капсула состоит из полипептидов, построенных из остатков D-и L-глутаминовой кислоты. Вещества капсул обладают узкой антигенной специфичностью, что используют для проведения серотипирования бактерий и приготовления субклеточных вакцинных препаратов (например, менингококковой полисахаридной вакцины типа А).

Схема строения бактериальной клетки
Схематическое изображение делящейся бактериальной клетки

Капсулы не имеют для бактерий жизненно важного значения. У многих видов существуют капсульные и бескапсульные штаммы. Патогенные бактерии (менингококки, пневмококки, возбудители сибирской язвы, чумы и др.) обычно синтезируют капсулу при обитании во внутренней среде макроорганизма и утрачивают ее при культивировании на искусственных бессывороточных средах. Однако известны бактерии, образующие капсулу в любых условиях существования (клеб-сиеллы).

Капсулы выполняют ряд важных функций. Они предохраняют бактерии от повреждений и высыхания, от действия неблагоприятных факторов среды обитания, в том числе от действия противомикробных агентов макроорганиза (системы комплемента, фагоцитов, противомикробных антител и др.). Поэтому капсулы относят к факторам вирулентности прокариотов. Утрата капсул снижает патогенность бактерии, что используют для получения вакцинных штаммов. Например, сибиреязвенная вакцина содержит бескапсульный штамм этой бактерии, полученный Н. Н. Гинсбургом. Экранируя поверхность клеточной стенки, капсулы препятствуют прикреплению бактериофагов.

Слизистые образования небольшой толщины не видны при световой микроскопии. Их выявляют серологическими и химическими методами либо при электронной микроскопии.

Капсулы у бактерий
Капсулы у бактерий:
a — Klebsiella pneumoniae; б — Streptococcus sp.

Слизистый чехол (гликокаликс) образован высокополимерными мукополисахаридами и отличается от микрокапсулы тем, что не имеет постоянной прочной связи с клеточной стенкой. Его иногда называют псевдокапсулой. Этот слой помогает клеткам прикрепляться к твердым субстратам и формировать биопленки на поверхности растительных или животных тканей.

У некоторых прокариотов обнаружены регулярно структурированные S-слои, выстилающие наружную поверхность клеточной стенки равномерно упакованными белковыми структурами правильной формы. Они имеют упаковку и расположение подобно паркетным дощечкам, плотно прикрывающим клетку. S-слои обычны у архей, у которых они могут быть единственным слоем поверх ЦПМ. У грамположительных бактерий они ассоциированы с поверхностью пептидогликана.

S-слои защищают клетку от колебаний pH и резкого изменения концентрации каких-либо ионов, осмотического стресса, действия ферментов, участвуют в процессах адгезии. Они помогают патогенным видам справиться с атакой комплемента и избежать фагоцитоза.

S-слой бактерий
S-слой в виде правильных белковых гексогональных структур на внешней стороне клеточной стенки спирилл
(негативное контрастирование, ув. 200 тыс.).

- Читать далее "Пили (фимбрии) бактерий"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 9.05.2019

Остались вопросы или замечания?

Все размещенные статьи преследуют образовательную цель и предназначены для лиц имеющих базовые знания в области медицины.
Без консультации лечащего врача нельзя применять на практике любой изложенный в статье факт.
Жалобы и возникшие вопросы просим присылать на адрес statii@dommedika.com
На этот же адрес ждем запросы на координаты авторов статей - быстро их предоставим.